题目内容

4．某实验小组用工业上废渣（主要成分Cu2S和Fe2O3）制取纯铜和绿矾（FeSO4•7H2O）产品，设计流程如图：

（1）在实验室中，欲用98%的浓硫酸（密度为1.84g•mL-1）配制500mL1.0mol•L-1的硫酸，需要的仪器除量筒、烧杯、玻璃棒外，还有胶头滴管、500mL容量瓶．
（2）该小组同学设计如图装置模拟废渣在过量氧气中焙烧，并验证废渣中含硫元素．

①装置A中反应的化学方程式为2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑；为控制反应不过于激烈并产生平稳气流，采取的操作及现象是打开分液漏斗上口活塞，控制分液漏斗旋塞，使水匀速逐滴滴下；B处应连接盛有碱石灰的干燥管（或U形管）或浓硫酸的洗气瓶（填写试剂及仪器名称）．
②E装置中加入品红溶液的目的是检验气体a中的SO2；当F装置中出现白色沉淀时，反应离子方程式为2SO2+O2+2H2O+2Ba2+=2BaSO4↓+4H+．
（3）下列操作中，不属于步骤⑤中进行的操作的是ad（填下列各项中序号）．

（4）为测定产品中绿矾的质量分数，称取30.000g样品溶于水配成250mL溶液，取25.00mL溶液于锥形瓶中，用0.1000mol•L-1酸性KMnO4溶液进行滴定，反应为：10FeSO4+8H2SO4+2KMnO4═2MnSO4+5Fe2（SO4）3+K2SO4+8H2O．实验所得数据如下表所示：
滴定次数1234
KMnO4溶液体积/mL20.9020.0219.9820.00
①第1组实验数据出现异常，造成这种异常的原因可能是ad（填代号）．
a．酸式滴定管用蒸馏水洗净后未用标准液润洗    b．锥形瓶洗净后未干燥
c．滴定终点时俯视读数                        d．滴定终点时仰视读数
②根据表中数据，计算所得产品中绿矾的质量分数为92.7%．

分析 废弃固体主要成分Cu2S和Fe2O3，灼烧废气固体发生反应Cu2S+2O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$SO2+2CuO，所以气体a是SO2，固体A是CuO和Fe2O3，固体A和稀硫酸混合，发生的反应为CuO+H2SO4=CuSO4+H2O、Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O，所以溶液A中成分为CuSO4、Fe2（SO4）3，向溶液A中加入过量Fe屑，发生反应CuSO4+Fe=FeSO4+Cu、2Fe2（SO4）3+Fe=3FeSO4，所以固体B成分是Fe、Cu，滤液B成分为FeSO4，固体B和稀硫酸混合，Fe和稀硫酸反应生成FeSO4，Cu和稀硫酸不反应，过滤得到固体粗铜，据此分析解答．

解答 解：（1）欲用98%的浓硫酸（密度为1.84g•mL-1）配制500mL1.0mol•L-1的硫酸，需要的仪器除量筒、烧杯、玻璃棒、滴定达到刻度线时用胶头滴管，配制在500mL容量瓶中进行，
故答案为：胶头滴管、500mL容量瓶；
（2）①装置A中反应的化学方程式为：2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑，通过控制水的流速来控制反应的速率，所以可以打开分液漏斗上口活塞，控制分液漏斗旋塞，使水匀速逐滴滴下，B装置应是干燥装置，所以用碱石灰的干燥管（或U形管）或浓硫酸的洗气瓶，
故答案为：2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑；打开分液漏斗上口活塞，控制分液漏斗旋塞，使水匀速逐滴滴下；碱石灰的干燥管（或U形管）或浓硫酸的洗气瓶；
②E装置中加入品红溶液的目的是检验气体a中的SO2；是未反应的氧气与二氧化硫在水溶液中发生氧化还原反应，生成硫酸根离子，与钡离子结合生成硫酸钡白色沉淀，所以反应方程式为：2SO2+O2+2H2O+2Ba2+=2BaSO4↓+4H+，
故答案为：检验气体a中的SO2；2SO2+O2+2H2O+2Ba2+=2BaSO4↓+4H+；
（3）步骤⑤是在还原性体系中蒸发浓缩结晶过滤，所以涉及的装置为：bc，不属于的是ad，
故答案为：ad； 
（4）①第1组实验数据出现异常，消耗高锰酸钾溶液体积变大，
a．酸式滴定管用蒸馏水洗净后未用标准液润洗，标准液的浓度变小，消耗高锰酸钾溶液体积变大，故正确；
b．锥形瓶洗净后未干燥，无影响，故错误；
c．滴定终点时俯视读数，高锰酸钾溶液体积变小，故错误；
d．滴定终点时仰视读数，高锰酸钾溶液体积变大，故正确；
故选：ad；
②第2、3、4组求平均值，消耗KMnO4溶液体积为：$\frac{20.02+19.98+20.00}{3}$=20ml，由10FeSO4+8H2SO4+2KMnO4=2MnSO4+5Fe2（SO4）3+K2SO4+8H2O得：
10FeSO4～～2KMnO4，
10×152     2
m         20ml×0.1000mol•L-1×10-3     
m=$\frac{10×152×20ml×0.1000mol•L{\;}^{-1}×10{\;}^{-3}}{2}$=1.52g，所以绿矾的物质的为量为：$\frac{1.52g}{152g/mol}$=0.1mol；所以绿矾的质量分数为：$\frac{0.1×（152+126）}{30}$×100%=92.7%，故答案为：92.7%．

点评 本题考查混合物的分离和提纯，侧重考查学生分析问题、实验操作、思维缜密性等能力，明确物质的性质是解本题关键，能从整体上分析各个步骤发生的反应，能正确书写相应的化学方程式和离子方程式，题目难度中等．

练习册系列答案
相关题目
14．实验室采购了部分化学药品．如图是从化学试剂商店买回的硫酸试剂标签上的部分内容．下列说法正确的是（　　）
A．该硫酸的物质的量浓度为9.2mol•L-1
B．1molAl与足量的该硫酸反应产生3g氢气
C．这种硫酸在常温下不能使铁钝化
D．配制80mL2.3mol•L-1的稀硫酸需量取该硫酸12.5 mL
15．下列说法中正确的是（　　）
A．原电池是把电能转变为化学能的装置
B．原电池中电子流出的一极是负极，发生氧化反应
C．原电池的两极发生的反应均为氧化还原反应
D．形成原电池后，原电池中的阳离子向负极方向移动
12．（1）某温度时，水的离子积Kw=1×10-13，则该温度＞25℃（填“＞”、“＜”或“=”）．
在此温度下，某溶液中由水电离出来的H+浓度为1×10-10 mol•L-1，则该溶液的pH可能为3或10；
（2）若温度为25℃时，体积为Va、pH=a的H2SO4与体积为Vb、pH=b的NaOH混合，恰好中和，此溶液中各种离子的浓度由大到小的排列顺序是$\frac{1}{2}$c（Na+）=c（SO42-）＞c（H+）=c（OH-）．
19．已知K2Cr2O7溶液中存在如下平衡：Cr2O72-（橙色）+H2O?2H++2CrO42-（黄色）．
①向2mL 0.1mol•L-1 K2Cr2O7溶液中滴入3滴6mol•L-1 NaOH溶液，溶液由橙色变为黄色；向所得溶液中再滴入5滴浓H2SO4，溶液由黄色变为橙色；
②向酸化K2Cr2O7溶液中滴入适量Na2SO3溶液，溶液由橙色变为绿色：
Cr2O72-+8H++3SO32-═2Cr3+（绿色）+3SO42-+4H2O．下列分析正确的是（　　）
A．CrO42-和S2-在酸性溶液中可大量共存
B．实验②说明氧化性：Cr2O72-＞SO42-
C．稀释K2Cr2O7溶液时，溶液中各离子浓度均减小
D．实验①和②均能证明K2Cr2O7溶液中存在上述平衡
9．如图1有机物A为茉莉香型香料．

（1）A分子中官能团的名称是醛基、碳碳双键．
（2）C的分子结构可表示为（其中R和R′代表不同的烃基）（图2）
A的化学式是C14H18O，A可以发生的反应是a（填写序号字母）．
a．还原反应    b．消去反应    c．酯化反应    d．水解反应
（3）已知含有烃基R的有机物R-OH与浓溴水反应产生白色沉淀，则含有烃基R′的有机物R′-OH的类别属于醇．
（4）A分子结构中只有一个甲基，A的结构简式是．
（5）在浓硫酸存在下，B与乙醇共热生成化合物C16H22O2的化学方程式是+CH3CH2OH$→_{△}^{浓H_{2}SO_{4}}$+H2O．
（6）写出符合下列条件的有机物R-CH=CHCH2COOH的同分异构体有5种（不考虑物质的稳定性）．
a．能发生银镜反应
b．能在无机酸作用下发生水解反应
c．该有机物中羟基R上的一氯代物有两种
d．除苯环外不含其它环状结构．
16．煤炭燃烧过程中会释放出大量的SO2，严重破坏生态环境．采用一定的脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形式固定，从而降低SO2的排放．但是煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4发生化学反应，降低脱硫效率．相关反应的热化学方程式如下：
CaSO4（s）+CO（g）?CaO（s）+SO2（g）+CO2（g）△H1=218.4kJ•mol-1（反应Ⅰ）
CaSO4（s）+4CO（g）?CaS（s）+4CO2（g）△H2=-175.6kJ•mol-1（反应Ⅱ）
请回答下列问题：
（1）反应Ⅰ能自发进行的条件是较高温度下．
（2）对于气体参与的反应，表示平衡常数Kp时用气体组分（B）的平衡压强p（B）代替该气体物质的量浓度c（B），则反应Ⅱ的Kp=$\frac{{P}^{4}（C{O}_{2}）}{{P}^{4}（CO）}$（用表达式表示）．
（3）假设某温度下，反应Ⅰ的速率（v1）大于反应Ⅱ的速率（v2），则下列反应过程能量变化示意图正确的是图1中的C．

（4）通过监测体系中气体浓度的变化判断反应Ⅰ和Ⅱ是否同时发生，理由有无二氧化硫可知反应I是否发生，如c（CO2）=c（SO2），则反应II未发生，如c（CO2）＞c（SO2），则反应同时发生．
（5）图2为实验测得不同温度下反应体系中CO初始体积百分数与平衡时固体产物中CaS质量百分数的关系曲线．则降低该反应体系中SO2生成量的措施有ABC．
A．向该反应体系中投入石灰石              B．在合适的温度区间内控制较低的反应温度
C．提高CO的初始体积百分数               D．提高反应体系的温度
（6）①用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染．己知：
CH4（g）+2NO2（g）═N2（g）+CO2（g）+2H2O（l）△H=-955kJ•mol-1
CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H=-890.3l kJ•mol-1
2NO（g）+O2（g）═2NO2（g）△H=-112.97kJ•mol-1
写出CH4（g）催化还原NO（g）生成N2（g）、CO2（g）和H2O（l）的热化学方程式：CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（l）△H=-1245.63 kJ/mol．
②依据原电池的构成原理，下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是D．
A．C（s）+CO2（g）═2CO（g）△H＞0    B．NaOH（aq）+HCl（aq）═NaCl（aq）+H2O（l）△H＜0
C．2H2O（l）═2H2（g）+O2（g）△H＞0   D．CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H＜0
若以稀硫酸为电解质溶液，则该原电池的正极反应式为O2+4H++4e-=2H2O．
13．某有机化合物的结构如图，关于该化合物的下列说法正确的是（　　）
A．由于含有氧元素不是有机物B．该物质的分子式是 C15H14O
C．分子中含有羟基属于醇D．分子中有三种官能团
14．X、Y、Z、W、Q都是短周期主族元素，其中X是短周期原子半径最大的元素，X与Y处于同一周期，Y与Z同主族且能形成两种常见的化合物，W能形成两种简单的离子，Q原子的电子总数等于其电子层数的3倍．下列说法正确的是（　　）
A．元素Q是短周期非金属性最强的元素
B．Y、Z形成的化合物中只有一种属于酸性氧化物
C．Y、Z、Q分别与W形成的化合物中，Z形成的化合物的沸点最高
D．X分别与Y、Z、W形成的化合物中可能既含离子键又含共价键

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